Equilíbrio Químico

Estado de Equilíbrio

Imagine uma garrafa de refrigerante ou cerveja, que é colocada em um congelador e é esquecida por algumas horas. Há alguns resultados para isso, (i) a garrafa estoura/quebra (se for de vidro) ou estufa (se for de plástico), pois o líquido presente em seu interior congelou e (ii) nada ocorre com a garrafa, apenas o líquido fica bastante frio. O segundo caso é bastante comum, no entanto, quando se abre a garrafa, o líquido em seu interior se congela instantaneamente. Você já presenciou esse fenômeno? Esse fenômeno se chama super congelamento (veja mais neste texto exclusivo sobre super congelamento) e se dá pelo fato das moléculas do líquido, nestes casos, água, estarem em um estado de equilíbrio (equilíbrio instável) e sofrem pertubação, ou seja, diminuição da pressão do sistema (abertura da garrafa). Quando ocorre a pertubação, as moléculas que se encontram em equilíbrio no estado líquido, passam para o estado sólido de forma instantânea, aumentando o volume ocupado, já que a água possui essa característica (ocupar maior volume quando no estado sólido, quando comparado ao volume ocupado por seu estado líquido – efeito anômalo da água).

O Estado de equilíbrio é um estado no qual não há fluxos de matéria ou de energia e não ocorrem mudanças de fase. Em um estado de equilíbrio, o sistema interage com a sua vizinhança por um longo período e nenhuma alteração ocorre no sistema.

Na Natureza, tudo tendo para um estado de equilíbrio. Em nosso cotidiano, os sistemas que tendem para um estado de equilíbrio são abundantes, seja em fenômenos físicos, químicos ou biológico. A seguir, apresentamos 2 exemplos de sistemas que tendem para o equilíbrio químico.

Equilíbrio Químico

O equilíbrio químico (equilíbrio dinâmico) pode ocorrer quando reagentes se combinam e formam produtos, em uma reação química, mas simultaneamente, os produtos reagem entre si e formam novamente os reagentes. Essas reações são denominadas reações reversíveis.

Lentes Fotocromáticas

Os óculos fotocromáticos, ou óculos com lentes fotocromáticas estão bastante difundidos no nosso cotidiano. Mas talvez você não os conheça por esse nome. Os óculos com lentes fotocromáticas são aqueles que as lentes mudam de cor, conforme a intensidade luminosa. Quando uma pessoa com lentes fotocromáticas está dentro de um ambiente fechado, as lentes ficam praticamente incolores, mas quando esta pessoa sai para o ambiente a céu aberto, as lentes tendem a ficar com uma coloração escura (isso não ocorre se for durante o período noturno). Essa mudança de coloração nas lentes é devida à uma reação química reversível. Você sabia disso?

A reação que ocorre nas lentes fotocromáticas é:

AgCl + Energia Ag + Cl

O cloreto de prata (AgCl), está presente na lente de vidro e dá uma aparência clara para a mesma, já a prata metálica (Ag), quando é formada, em micropartículas, proporciona uma tonalidade escura à lente. Nesta reação, caso a luminosidade (energia) aumente, o equilíbrio deslocará para a formação do Ag elementar que fornece a tonalidade escura (na lente). Quando se diminui a luminosidade em que o sistema se encontra, há o favorecimento da reação inversa, ou seja, formação de AgCl e clareamento da lente fotocromática.
Este exemplo é abrangido pelo princípio de Le Chatelier.

Princípio de Le Chatelier

“Quando um sistema está em equilíbrio e sofre alguma perturbação, seja ela por variação de pressão, de concentração de algum dos reagentes ou dos produtos, ou pela variação da temperatura, o sistema tenderá a retornar o estado de equilíbrio, a partir da diminuição do efeito provocado pela perturbação.”

Este princípio pode ser enunciado de uma maneira mais simplificada, quando se aplica uma perturbação a um sistema em equilíbrio, o sistema tende a provocar um reajuste para diminuir as influências da perturbação.

Refrigerante

Em uma garrafa de refrigerante, ou cerveja, há pelo menos uma reação química reversível ocorrendo a todo o tempo. Essa reação é a decomposição/formação do ácido carbônico (H2CO3), que se decompõe em H2O e CO2 .

H2CO3(aq) H2O + CO2(g)

A reação de decomposição do ácido carbônico está em equilíbrio químico, pois a medida em que ocorre a decomposição, também ocorre a formação de ácido carbônico. Dessa forma, pode-se dizer que esta é uma reação que representa um estado de equilíbrio, que pode ser perturbado por aumento de temperatura, variação na pressão do sistema e concentração das espécies envolvidas.

Quando a garrafa de refrigerante ou cerveja é aberta, ocorre a diminuição da pressão em seu interior, ocorrendo um deslocamento do equilíbrio da reação de decomposição do ácido carbônico, para o lado de maior número de mols gasosos, ou seja, a diminuição da pressão favorece a decomposição do ácido carbônico, liberando gás carbônico para a atmosfera. Esse deslocamento de equilíbrio segue o princípio de Le Chatelier. O estado de equilíbrio também pode ser deslocado pelo aumento da temperatura, ou seja, caso um pouco de refrigerante seja aquecido, haverá grande liberação de gás, antes do líquido começar a evaporar. O gás que será liberado é gás carbônico, o produto da reação direta da decomposição do ácido carbônico (esse exemplo também pode ser explicado por cinética química), o que provocará no refrigerante uma modificação em seu gosto. Quando um refrigerante é deixado muito tempo aberto, ou o seu gás escapa totalmente, há uma alteração no gosto, pois há perda de CO2, logo, perda de H2CO3. Com a perda do ácido carbônico, o sabor ácido diminui.

Os dois exemplos discutidos neste texto mostram sistemas nos quais o equilíbrio químico é perturbado e as reações reversíveis que ocorrem para estabelecer novamente o estado de equilíbrio. Além desses exemplos, há diversos outros, tais como a troca gasosa em nossos pulmões, quando respiramos, ou a troca de grupos OH por F no esmalte dos dentes, quando os limpamos com creme dental.

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